ELEMENTI STROJEVA I
1.0 Elementi strojeva j – su dijelovi, j , podsklopovi, p p , sklopovi, p , grupe g p i podgrupe stroja, koji u svrhu funkcije stroja vrše različite osnovne funkcije. I)) Elementi strojeva j opće p primjene: p j a) Elementi spajanja - vijčani spojevi - zavareni spojevi - zakovični spojevi - lemljeni spojevi - nerastavljivi stezni spojevi - rastavljivi stezni spojevi - spojevi klinovima
b) Elementi za prijenos i pretvorbu sile i gibanja - osovine - vratila - ležajevi - spojke - zupčani prijenosnici - remenski prijenosnici - tarni prijenosnici p j - lančani prijenosnici c) Opruge i elementi osiguranja d) Elementi za prijenos tekućina i plinova
II) El Elementi ti strojeva t j specijalne ij l primjene: i j a) Elementi motornih vozila b) Elementi stapnih strojeva c) Elementi hidrauličnih pogona d) El Elementii kružnih k ž ih pogona e) Elementi dizalica i transportnih uređaja f) Elementi El ti alatnih l t ih strojeva t j
Naprezanje – unutarnje sile koje se javljaju u materijalu radi sprečavanja deformacija koje uzrokuju vanjske sile. sile
- naprezanja mogu biti: - normalna:
Fn A
- tangencijalna:
Ft A
Čvrstoća (R) – je sposobnost strojnog elementa da u predviđenom vijeku ij k trajanja t j j ne pretrpi t i nedozvoljena d lj oštećenja. št ć j - granična naprezanja su mjerodavne karakteristike čvrstoće materijala
σσdop
Dijagram rastezanja za meki čelik
KARAKTERISTIČNI DIJAGRAMI RASTEZANJA MATERIJALA
a) granica tečenja za meki čelik b) dogovorna (tehnička) granica tečenja c) krivulje naprezanje-deformacija za različite vrste materijala
Opterećenje – je djelovanje vanjskih sila i momenata na neko tijelo, tijelo a može biti izazvano: - koncentriranim i kontinuirano raspoređenim silama - momentima savijanja i uvijanja a) s obzirom na smjer djelovanja vanjskih sila razlikujemo: - opterećenje na vlak - opterećenje na tlak - opterećenje na smicanje - opterećenje na savijanje - opterećenje na uvijanje - opterećenje na izvijanje b) prema vremenu trajanja opterećenja se dijele na: - trajno opterećenje - povremeno opterećenje
1 0 Radna opterećenja strojnih dijelova 1.0 - volumenska (težina, elektromagnetne sile) dijelova pritisak plina ili tekućine) - površinska (kontakti dijelova, - linijska (teoretski, praktično je to usko područje konačne širine) - opterećenja u točki (teoretski, praktično je to područje vrlo male površine)
1 1 Korisna opterećenja 1.1 - proizlaze iz otpora koje savladava stroj da bi napravio koristan rad, rad a javljaju se u obliku obodne sile Fo ili torzijskog momenta T Fo = P/v F – obodna sila g P – pprenesena snaga v – brzina j T – moment torzije ω – kutna brzina = 2**n n – brzina vrtnje
T = P/ω
1.2 Opterećenja uzrokovana trenjem - sile trenja se javljaju na mjestima dodira 2 strojna dijela, nastojeći spriječiti međusobno gibanje tih dijelova
Trenje T j klizanja kli j a) trenje na ravnoj površini b)) trenje j na cilindričnojj površini p c) trenje na kružnoj površini
Trenje kotrljanja - nastaje kada se strojni dio cilindričnog oblika kotrlja po drugom strojnom dijelu, npr. ravnoj površini
Fk – sila il otpora kotrljanja k lj j e – krak otpora protiv kotrljanja µk – koeficient trenja j kotrljanja j j
1 3 Težina dijelova 1.3 - ako je težina proračunavanih dijelova relativno velika u odnosu d na korisno k i opterećenje, ć j mora se uključiti klj či i u proračun č
Fg = m * g Fg [N] – težina m [kg] – masa strojnog dijela ili tereta g [m/s2] – gravitacijsko ubrzanje (=9,81 m/s2)
1.4 Inercijske sile i momenti - javljaju se pri promjeni veličine i smjera gibanja strojnih dijelova, što uzrokuje pojavu inercijskih sila, kao dodatnih, ciklično promjenljivih opterećenja pri pokretanju i zaustavljanju stroja. stroja
Fv= -m*a
Tv= -J*α
Fc=m*r*ω2
Fv – inercijska sila (pri ubrzanju je suprotna smjeru ggibanja, j , zato je j -)) m – masa a - ubrzanje (usporenje) Tv – inercijski okretni moment kod kružnog gibanja J – moment inercije mase strojnog dijela α - kutno ubrzanje (usporenje)
Fc – centrifugalna sila m – masa r – radijus krivulje gibanja ω – kutna brzina
1.5 Pritisak tekućina i plinova - pritisak plinova je u zatvorenim posudama jednak u svim smjerovima, a odgovarajuće opterećenje se računa prema izrazu:
Fp = p *A
Fp – sila opterećenja p – pritisak A - površina
- odgovarajuće g j opterećenje p j površine p ispod p površine p tekućine se računa prema izrazu
Fp=(p (pg+ρ*g*h)*A ρ g )
Fp – sila opterećenja pg [N/mm2] – pritisak na površini tekućine ρ – gustoća tekućine g – ubrzanje zemljine teže h – dubina pod površinom A – površina za koju se računa opterećenje
1.6 Opterećenja zbog deformacija - pojedini strojni dijelovi opterećeni su i zbog elastičnih deformacija ostalih sastavnih dijelova stroja. Ta opterećenja su posljedica pritezanja, i j ili tlačnih l č ih naprezanja j u pojedinim j di i spojevima j i (vijčani, ( ijč i zakovični, elastični spojevi), ili toplinskih dilatacija pod utjecajem promjena temperature.
- 3 glavna i 6 tangencijalnih naprezanja Veza između naprezanja i deformacija σ=E*ε
2.0 Opterećenja prema vremenu trajanja 2.1 Statička opterećenja – su opterećenja kojima se nakon postizanja njihove nazivne vrijednosti, njihova veličina i smjer s vremenom ne mijenjaju (svi dijelovi su u statičkoj ravnoteži).
Slika: Statičko opterećenje
2.2 Dinamička opterećenja – su ona koja se tokom vremena mijenjaju po veličini i/ili po smjeru. - promjene veličine opterećenja mogu biti stohastičke (a), periodičke (b) ili harmoničke (c) (c).
- kod proračuna se periodička opterećenja obično aproksimiraju harmoničkim, a dodatni nepoželjni utjecaji zbog udarnih opterećenja te eće j see uzimaju i j u obzir b i faktorom f kt radnih d ih uvjeta. jet
-s obzirom na smjer djelovanja razlikujemo: -istosmjerna opterećenja -izmjenična opterećenja
FA – amplituda dinamičkog opterećenja Fsr – srednje opterećenje
NAPREZANJA KOD STATIČKOG I DINAMIČKOG OPTEREĆENJA
WOHLER-OVA KRIVULJA - to je eksponencijalna krivulja koja se dobije unosom rezultata pokusa na x (broj ciklusa naprezanja N) i Y os (naprezanja).
SMITH-OV DIAGRAM
različite vrste naprezanja
konstrukcija Smith Smith-ovog ovog diagrama
3.0 Opterećenja p j gglede na smjer j djelovanja j j vanjskih j sila 3.1 Opterećenje na vlak i tlak - sile koje su jednakomjerno raspoređene po presjeku štapa i djeluju okomito (normalno) na promatrani presjek izazivaju vlačna i tlačna naprezanja naprezanja.
vlačno naprezanje
v,t
F A
tlačno naprezanje
σv,t [N/mm2] – normalno vlačno ili tlačno naprezanje F [N] –normalna normalna sila A [mm2] – površina promatranog presjeka
3.2 Savijanje j j – su vlačna i tlačna naprezanja p j u materijalu, j , koja j se javljaju kad vanjske sile opterećuju dijelove strojeva u ravnini koja siječe njihovu uzdužnu os uzrokujući momente savijanja Ms. Ms
σsmax [N/mm2] – najveće naprezanje na savijanje Ms [Nmm] – moment savijanja u promatranom presjeku Iy [[mm4] - moment inercije j e [mm] – udaljenost od neutralne osi Wy [mm3] – moment otpora
3.3 Izvijanje j j – nastaje j kod tlačnog g opterećenja p j vitkih elemenata,, kad se prekorači granica elastičnosti.
lizv [mm] – slobodna dužina izvijanja imin [mm] – najmanji polumjer inercije
3.4 Smicanje – nastaje kao posljedica sila koja djeluju duž promatranog presjeka.
a)) čisti smik b) inžinjerski smik
[N/mm2] – tangencijalno naprezanje F [N] – smična sila As [mm2] – površina smicanja
3.5 Torzija j (uvijanje) ( j j ) – nastaje j usljed j djelovanja j j momenata koji j su okomiti na površinu djelovanja, te uzrokuju u toj površini tangencijalna torzijska naprezanja τt.
t [N/mm2] – torzijsko naprezanje Mt [Nm] – moment torzije Io [mm4] – polarni moment inercije r[mm] – polumjer poprečnog presjeka 3] – polarni Wo [mm [ l i moment otpora
